[发明专利]一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法及装置

权利要求书

1.一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法，其特征在于：

将换能器和测振传感器阵列安装在待测供水管道上，测量测振传感器阵列的阵元间距；

采用换能器发射声波信号，声波信号沿供水管道传输，测振传感器阵列中各阵元接收声波信号；

测量声波信号到达测振传感器阵元之间的时间差，再用阵元间距除以时间差，得到声波在供水管道中的传播速度v；

控制换能器停止发射声波信号，采用测振传感器阵列同步测量供水管道上的噪声信号，将其中两个测振传感器上接收的噪声信号通过互功率谱法求时延，得到泄漏噪声信号到达两个测振传感器的时延差τ，具体为：

设2个测振传感器接收到的噪声信号分别为x(t)和y(t)＝x(t+τ)，则两者的傅立叶变换为：

x(t)和y(t)的互功率谱为：

Z(f)＝X^*(f)Y(f)＝|X(f)|²e^j2πfτ

Z(f)的相角为：

则：

根据声波在供水管道中的传播速度和两个测振传感器的时延差和两个测振传感器之间的距离D，得到泄露点分别到两个测振传感器的距离，由此完成对泄露点的定位；其中，泄漏点分别到2个测振传感器的距离L₁和L₂通过求解以下二元一次方程组得到：

2.如权利要求1所述的一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法，其特征在于，所述换能器和测振传感器阵列安装在待测供水管道的管壁、阀门或消防栓上。

3.如权利要求1所述的一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法，其特征在于，所述换能器的安装位置靠近测振传感器阵列中的一个测振传感器。

4.如权利要求1所述的一种有源校准式供水管道泄漏相关检测方法，其特征在于，采用卷尺或光学测距仪器测量测振传感器阵列的阵元间距。

5.一种有源校准式供水管道泄漏相关检测装置，其特征在于，包括换能器、功率放大器、信号源、电池组、测振传感器阵列、信号调理电路、无线信号传输系统、信号采集卡、工业控制计算机；

所述信号源产生的电信号经过功率放大器的放大后，电压和电流得到增强，驱动换能器发射声波信号；

所述测振传感器阵列由两个以上的测振传感器阵元构成，用于感知供水管道上传输的声波信号，并转化为电信号；

所述信号调理电路对测振传感器产生的所述电信号转变为数字信号输入到无线信号传输系统；

所述无线信号传输系统将数字信号输入信号采集卡，信号采集卡完成多通道数字信号的采集，并将数据输入到工业控制计算机；

所述工业控制计算机用于：在换能器停止工作后，接收振传感器阵列同步测量的供水管道上的噪声信号；并将其中两个测振传感器上接收的噪声信号通过互功率谱法求时延，得到噪声信号到达两个测振传感器的时延差τ，具体为：

设2个测振传感器接收到的噪声信号分别为x(t)和y(t)＝x(t+τ)，则两者的傅立叶变换为：

x(t)和y(t)的互功率谱为：

Z(f)＝X^*(f)Y(f)＝|X(f)|²e^j2πfτ

Z(f)的相角为：

则：

根据声波在供水管道中的传播速度和两个测振传感器的时延差和两个测振传感器之间的距离D，得到泄露点分别到两个测振传感器的距离，由此完成对泄露点的定位；其中，泄漏点分别到2个测振传感器的距离L₁和L₂通过求解以下二元一次方程组得到：

6.如权利要求5所述的一种有源校准式供水管道泄漏相关检测装置，其特征在于，所述换能器为压电式或磁电式电声转换装置。

7.如权利要求5所述的一种有源校准式供水管道泄漏相关检测装置，其特征在于，所述测振传感器为压电式、电容式或磁电式敏感结构原理的振动测量传感器。